回转炉炉温控制算法的研究

摘要

实际工业生产过程中常会出现含有时滞环节的多变量耦合系统，这些大滞后系统给工业生产带来不少的麻烦，难以达到理想的控制效果，甚至会带来安全方面的问题。随着工业控制要求的提高，以及因多输入和多输出变量而形成的复杂系统，对控制方法提出了更高的要求。所以，针对复杂控制对象提出有效实用且稳定的控制方法是工业控制领域研究的热点之一。
　　论文根据实际项目催化剂造粒生产的工艺流程和回转炉的焙烧原理，设计出基于S7-300PLC的回转炉控制系统，实现了整个生产过程的自动化控制，组态人机界面，实现了整个过程的可视化控制。采用传统的PID控制方法，实现回转炉内部温度、压力的自动控制，达到了目标控制效果。
　　依据实际项目经验，分析了回转炉系统温度的滞后特性。对常见的控制算法PID、Smith预估控制进行分析和推导，并对Smith预估控制进行改进。将模糊控制分别与PID、内模控制结合，推导相关理论方程，设计出改进的Fuzzy-PID控制算法。对控制算法进行相应控制器的设计，通过MATLAB分别对PID控制器，Fuzzy-PID控制器和改进的Fuzzy-PID控制器进行仿真，获取单位阶跃下的响应输出益线。
　　仿真结果表明，改进的Fuzzy-PID控制算法在系统的动态和静态特性方面都获得了满意的控制效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源及意义

1．2 回转炉炉温控制算法研究概况

1．3 本文主要的研究工作和论文安排

第二章 基于PLC控制的回转炉焙烧系统的设计

2．1 回转焙烧炉介绍

2．1．1 焙烧炉概述

2．1．2 回转炉的分类

2．1．3 回转炉的技术特点

2．2 回转炉系统构成和工艺流程

2．2．1 回转炉系统

2．2．2 回转炉焙烧的工艺流程

2．3 PLC控制器介绍

2．3．1 PLC的发展

2．3．2 PLC的基本结构

2．2．3 PLC分类

2．3．4 PLC的工作原理

2．3．5 PLC控制器的特点

2．4 回转炉焙烧控制系统的设计

2．4．1 回转炉焙烧控制系统的PLC选型

2．4．2 S7-300PLC编程软件

2．4．3 人机接口

2．4．4 回转炉控制系统组态画面

2．5 本章小结

第三章 回转炉炉温控制算法的研究

3．1 回转炉滞后性分析

3．2 经典PID控制算法

3．2．1 PID控制器简介

3．2．2 PID参数对控制性能的影响

3．2．3 数字式PID控制算法的实现

3．2．4 PID控制器参数整定方法

3．3 斯密斯预估补偿控制算法

3．3．1 斯密斯预估补偿控制原理

3．3．2 改进的Smith预估控制

3．4 内模控制算法

3．4．1 内模控制基本原理

3．4．2 内模控制的主要性质

3．4．3 内模控制器的设计

3．5 模糊控制算法

3．5．1 模糊控制的特点

3．5．2 模糊控制基本原理

3．5．3 模糊控制系统构成

3．5．4 模糊控制器的设计

3．6 本章小结

第四章 控制器的设计及MTALAB仿真

4．1 PID控制器的设计及仿真

4．2 Fuzzy-PID控制器的设计及MATLAB仿真

4．2．1 Fuzzy-PID控制器的设计

4．2．2 Fuzzy-PID控制器的MATLAB仿真

4．3 改进的Fuzzy-PID控制器设计及MATLAB仿真

4．3．1 改进的Fuzzy-PID控制器的设计

4．3．2 改进的Fuzzy-PID控制器的仿真

4．4 三种控制器仿真结果的分析和结论

4．5 本章小结

第五章 课题总结及展望

5．1 课题总结

5．2 课题展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢